(14分) 如图所示,两根竖直放置的平行光滑金属导轨,上端接阻值R=3 Ω的定值电阻.水平虚线间有与导轨平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的高度为d=0.3 m.导体棒a的质量ma=0.2 kg,电阻Ra=3 Ω;导体棒b的质量mb=0.1 kg,电阻Rb=6 Ω.它们分别从图中P、Q处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,且都能匀速穿过磁场区域,当b刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=10 m/s2,不计a、b之间的作用,整个过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好,导轨电阻忽略不计.求:
(1)在整个过程中,a、b两棒克服安培力做的功分别是多少;
(2)a、b棒进入磁场的速度;
(3)分别求出P点和Q点距A1的高度.
(12分)如下图所示,直角坐标系xOy中第一象限内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场.在t=0时刻,同时从x轴各处以沿y轴正向的相同速度将质量均为m,电荷量均为q的带正电粒子射入磁场,已知在t=t0时刻从y轴射出磁场的粒子的速度方向垂直于y轴.不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用.
(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若从x轴两个不同位置射入磁场的粒子,先后从y轴上的同一点P(P点图中未标出)射出磁场,求这两个粒子在磁场中运动的时间t1与t2之间应满足的关系.
(10分) 如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,R1=3 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF.
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流;
(2)然后将开关S断开,求电容器两端的电压变化量和断开开关后流过R1的总电量;
(3)如果把R2换成一个可变电阻,其阻值可以在0~10 Ω范围变化,求开关闭合并且电路稳定时,R2消耗的最大电功率.
(10分)如图所示是说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为.初速度为零的电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场,设电子质量为m、电荷量为e .求:
(1)经电场加速后电子速度v的大小;
(2)要使电子离开偏转电场时的偏转量最大,两平行板间的电压U2应是多大?
某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:
(1)分别用游标为20分度的游标卡尺和螺旋测微器测量其长度和直径如图,可知其长度为 mm,直径为 mm;
(2)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为 Ω;
(3)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R, 现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R
电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω)
电流表A2(量程0~10mA,内阻约30Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ)
直流电源E(电动势4V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,最大电流0.5A)
开关S导线若干
要求测得多组数据进行分析,请在框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.
为观察电磁感应现象,某学生将灵敏电流表、螺线管A和B、蓄电池、电键用导线连接成如图所示的实验电路.当只接通和断开电键时,灵敏电流表的指针都没有偏转,其原因是__________.
A.电键位置接错
B.灵敏电流表的正、负极接反
C.线圈B的接头3、4接反
D.蓄电池的正、负极接反